Els SUPERCONDUCTORS

Mireia Goñalons i Serra

1r Batx Grup 11

Tecnologia Industrial – Carles Planuch

ÍNDEX

Història dels superconductors  

L’obtenció  

Les propietats  - Efecte Meissner - Resistencia nul·la - Transició de fase superconductora  

Les aplicacions  

Conclusions

HISTÒRIA- La superconductivitat és la propietat que tenen certes substàncies de presentar unaconductivitat elèctrica molt elevada que els permet de transportar corrents elèctrics

sensepèrdua d’energia i d’obtenir camps elèctrics intensos sense escalfament.

- Aquesta capacitat fou descoberta al 1911 pel físic holandès Heike Kamerlingh Onnes.

- Durant la dècada de 1950 s'arribà a una comprensió sòlida de la superconductivitat convencional, mitjançant dues teories: la teoria de Ginzburg-Landau i la teoria BCS.

- Després del descobriment el 1987 dels superconductors d'alta temperatura s'intentàgeneralitzar la teoria BCS per incloure el nou fenomen, però de moment tots els intents

no han estat eficaços i és possible que hi entri en joc algun altre mecanisme no

considerat.

- Degut a les baixes temperatures que es necessiten per aconseguir la superconductivitat, elsmaterials més comuns es solen refredar amb Heli líquid. El muntatge necessari és complex icostós, utilitzant-se en poques aplicacions , com per exemple: la construcció d’electroimans molt potents per ressonàncies magnètiques nuclears.

-Els superconductors d’alta temperatura mostren la transició de fase a temperatures superiors a la transició líquid–vapor del Nitrogen líquid. Això ha repercutit molt els costos en els estudis d’aquests materials i ha obert la porta a l’existència dels materials superconductors a temperatura ambient.

- El millor desavantatge d’aquests materials és la seva composició ceràmica , el qual ho fa poc apropiat per fabricar cables mitjançant deformació plàstica, l’ús més obvi d’aquest tipus de materials. Malgrat això, s’han dut a terme tècniques noves per a la fabricació de cintes comIBAD. Gracies a aquesta tècnica s’han aconseguit cables de longituds superiors a 1 Km.

OBTENCIÓ

Avantatges sobre els conductors normals que podrien ser explotats en moltes aplicacions:

- Condueixen l’electricitat sense pèrdua d’energia i, per tan, podria utilitzar-se en lloc delsconductors per estalviar energia.

- No tenen resistència ni tampoc generen calor quan es fa passar corrent elèctric per ell. En

un conductor ordinari, la pèrdua d’energia degut a la seva resistència es dispersa en forma

de calor.

- Tenen capacitat per crear camps magnètics intensos. Aquests camps poden ser generatsper imants superconductors, relativament petits.

- Poden utilitzar-se per formar unions Josephon, que són commutadors superconductors.El seu funcionament és semblant al d’un transistor, però aquesta unió és capaç de commutar una velocitat 100 vegades superior.

PROPIETATS

• EFECTE MEISSNER

Quan es col·loca un superconductor en un camp magnètic extern relativament feble, el camp penetra dins el superconductor només una petita distància, més enllà de la qual cau ràpidament a zero.

• RESISTÈNCIA NUL·LA

Són corrents d'electrons que no dispersen energia, de manera que es poden mantenir eternament sense perdre energia per generació de calor. Els corrents creen l'intens camp magnètic necessari per a sustentar l'efecte Meissner.

• TRANSICIÓ DE FASE SUPERCONDUCTORA

En els materials superconductors aquest estat apareix quan la temperatura disminueix per sota d'una certa temperatura crítica. Per exemple, la capacitat calorífica electrònica és proporcional a la temperatura en l'estat normal; durant la transició superconductora s'observa un salt brusc i posteriorment deixa de ser lineal: a baixes temperatures varia molt.

APLICACIONS - En la ciència, s’apliquen per fer electroimants molt potents que es necessiten en accelerador de partícules.

- En el transport es fan servir per construir els trens levitants, que floten sobre les vies i arriben a velocitats superiors a les de qualsevol tren convencional.

- En medicina s'apliquen en les ressonàncies magnètiques (RMN), per els squids utilitzats des dels anys 1960 per ser capaços de detectar camps magnètics.

- En aplicacions energètiques es fan servir sobretot en el transport de corrent, que actualment fa perdre un 35% de l'energia produïda a les centrals elèctriques.

- La característica principal dels superconductors és la falta total de la resistivitat elèctrica,

per tan són l’element perfecte per transportar energia elèctrica la qual no es produeixen

pèrdues de calor. El inconvenient, però, és que per ara només s’han trobat materials superconductors que funcionen a molt baixes temperatures i el cost és molt més

elevat que les pèrdues que es produeixen.

- Els superconductors es volen utilitzar per construir trens de l’evitació electromagnètica i

monorrails, però el cost elevat impedeix la progressió d’aquesta tecnologia.

- El fenòmen de la superconductivitat ja forma part integrant de les nostres vides. La ressonància magnètica no s’hagués pogut desenvolupar sense la seva ajuda i

constitueix un auxiliar indispensable en l’investigació científica i tecnològica.

CONCLUSIONS